第25卷第4期山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)Vol.25 No.42011年1 且JOURNAL OF SHANDONG POLYTECHNIC UNIVERSITYNov.__ 2011文章編號(hào):1004- 4280( 2011 )4006604基于PLC的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)杜富瑞,安福東,原英君,楊少波,王峰(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦,山東萊州261442)摘要:在本文中將PLC自動(dòng)控制技術(shù)引入到污水處理系統(tǒng)中來,利用工業(yè)環(huán)網(wǎng),搭建了系統(tǒng)控制平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了污水處理系統(tǒng)的集中控制,在實(shí)際運(yùn)行過程中,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。關(guān)鍵詞:自動(dòng)控制:工業(yè)環(huán)網(wǎng);PLC中圖分類號(hào):TP21/27文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AThe design of the sewage treatment system based on PLCDU Fu-rui ,AN Fu-dong, YUAN Ying-jun, YANG Shao-bo, WANG Feng(Shandong Gold Mining( laizhou)Co. ,ud. ,Sanshandao Cold Mine ,Laihou 261442 ,China)Abstract:In this paper, the PLC automatic control technology is introduced to the sewage treatmentsystem. A control platform is set up with industry network. This system realized the long - distancecentralized control. In practical applications , the system runs well and achieves good economic and socialbenefits.Key words :automatic control; industry network ;PLC擁有了數(shù)值運(yùn)算,模擬監(jiān)控,中斷和通信等功能,為0引言滿足控制網(wǎng)絡(luò)的開放性, PLC融合了多種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù),充分滿足了工業(yè)控制對(duì)于數(shù)據(jù)三山島金礦現(xiàn)有水處理系統(tǒng)已累計(jì)使用近30采集和通信的要求",與機(jī)器人、CAD/CAM成為現(xiàn)余年,存在設(shè)備老化、人工維護(hù)困難的特點(diǎn)?，F(xiàn)有水代工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。處理系統(tǒng)的維護(hù)與管理均為人工參與,人工成本過將先進(jìn)的PLC自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用到到污水處高,且在泵房、處理間等工作場(chǎng)所存在工作環(huán)境惡理系統(tǒng)中,一方面可以大大改善設(shè)備(繼電器、接觸劣、不適宜人員長(zhǎng)期值守的特點(diǎn)。為了提升水處理器、閥門、傳感器、儀表、電動(dòng)機(jī))的動(dòng)作準(zhǔn)確性和可系統(tǒng)自動(dòng)化水平,降低系統(tǒng)運(yùn)行的人工成本,決定對(duì)靠性,另一-方面又可以兼容傳統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)思現(xiàn)有水處理系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化改造升級(jí)。想和技術(shù)方法,尤其是對(duì)于邏輯關(guān)系比較復(fù)雜的功可編程控制器(PLC)是一種新型的,免維護(hù)的能,應(yīng)用PLC軟件編程能很快設(shè)計(jì)出最簡(jiǎn)明的符合微電腦控制器,它是用內(nèi)部已經(jīng)定義的各種輔助繼規(guī)程的方案(2]。電器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)繼電器,又通過軟件編程方式用內(nèi)部邏輯關(guān)系代替實(shí)際的硬件連接線,這些1工藝流程內(nèi)部繼電器的節(jié)點(diǎn)0~1狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間可以理想的認(rèn)為等于零。隨著微電子,通信和控制技術(shù)的發(fā)展，程圖加圖1所示來自西山礦區(qū)、機(jī).PLC不僅具有了邏輯運(yùn)算,計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)等邏輯功能,還電車中國煤化工路送至礦部污水MHCNMHG收稿日期201106.-17作者簡(jiǎn)介:杜商瑞( 1981-) ,男,山東省濱州市人,山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦信息化建設(shè)項(xiàng)目部工程師,碩士研究生,研究方向:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和嵌人式系統(tǒng)第4期杜富瑞.等:基于PLC的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)67泵房,礦部污水泵房通過3臺(tái)15 KW離心泵送至配在初沉池的停留時(shí)間為1.5~2.0h,在這一-過程中，水井,配水井有一定高度,可以保證污水以“自流"初沉池還有均和水質(zhì)、水解(酸化)作用。污水經(jīng)初的形式進(jìn)入格柵井。格柵井包括粗格柵和細(xì)格柵，沉池處理后,進(jìn)人曝氣池,3臺(tái)5.5 KW的羅茨風(fēng)機(jī)粗格柵主要攔截污水中比較大的垃圾，細(xì)格柵攔截將高壓空氣注入曝氣池,可以粉碎污水中的塊狀物，水中相對(duì)較小的垃圾;過濾后的污水分兩路進(jìn)人沉并增加水中微生物活力,沉人池底的污泥通過抽砂砂池,沉砂池分離的沉淀物為顆粒較大的砂子,以免泵進(jìn)入砂水分離器,進(jìn)行砂水分離,上清液則重新回砂子磨損機(jī)泵、堵塞管網(wǎng)、破壞生化反應(yīng);分離砂子到曝氣池進(jìn)行后續(xù)工藝的處理。污水進(jìn)人厭氧池和后的污水進(jìn)人初沉池,初沉池主要去除可沉固體物氧化溝后,在厭氧池中由于厭氧菌的作用,將大分子質(zhì),去除效果可達(dá)90%以上甲;在可沉淀物質(zhì)沉淀有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物,有利于好氧段的降解;過程中,懸浮物質(zhì)中不可沉淀漂浮物質(zhì)的一小部分在氧化溝中,利用好氧與缺氧區(qū)段微生物的作用,以(約10% )會(huì)粘附在絮體上-起沉淀下去。另外,漂硝化和反硝化形式將水體中的氮脫去;以吸磷和排浮物質(zhì)的大部分也將在初沉池內(nèi)漂浮在污水表面作磷作用將水體中的磷隨著污泥排出;最終在微生物為浮渣去除,沉下去的物質(zhì)作為污泥被排出。污水的合成代謝中將水體中的有機(jī)物變成活性污泥。配水井s.5K W#3液位計(jì)2600T水池機(jī)湯池型"(池:沉池50T清水泉房格棚井厭氧池H氧化溝個(gè)水2十37KWDN200河泥回，5.5KW4曝氣池1 DN100阿流地下水|黎房污泥池森林100τ水池消化聯(lián)房牟牟傘Q4(河泥池)圖1三山島 金礦污水處理工藝圖此時(shí)再經(jīng)過二沉池進(jìn)行沉淀,含水量很高的污后勤公司控制室礦山信息調(diào)度中心泥進(jìn)入回流污泥泵站,在回流污泥泵站中的污水又重新進(jìn)入?yún)捬醭剡M(jìn)行處理,而污泥和二沉池產(chǎn)生的污泥一起進(jìn)入剩余污泥泵站處理,在剩余污泥泵站PIC中通過添加絮凝劑,由污泥濃縮機(jī)把污泥進(jìn)行最后的脫水處理。二沉池中符合要求的水進(jìn)入50 T水污水處理主站:-i級(jí)處押間)池,50 T水池內(nèi)的水通過兩臺(tái)37 KW水泵送至西山600立方水池,作為生產(chǎn)用水供選礦車間使用。工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)2系統(tǒng)設(shè)計(jì)MOXA交換材2.1總體方案中國煤化工CNMH GPIC f站5YHL一L的」西山礦區(qū)水池圖2污水處理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溧?8山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)第25卷三山島污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)以集中檢測(cè)分散間添加DN200不銹鋼電動(dòng)調(diào)節(jié)閥1套,根據(jù)系統(tǒng)需控制為原則,后臺(tái)控制室可對(duì)全廠的各工況實(shí)現(xiàn)實(shí).要自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開閉。時(shí)監(jiān)控,工藝設(shè)備采用就地、自控、遠(yuǎn)控的原則。對(duì)鼓風(fēng)房現(xiàn)有3臺(tái)5.5 KW羅茨風(fēng)機(jī),控制方式于本自控儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用三級(jí)控制層:就地手動(dòng)、為定時(shí)控制。通過添加PLC控制器、觸摸屏及全新現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控。就地手動(dòng)是指通過設(shè)備旁的控制箱、低壓元器件一套。 觸摸屏可以現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定啟轉(zhuǎn)換開關(guān)手動(dòng)控制設(shè)備的開啟和關(guān)閉;現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控是動(dòng)風(fēng)機(jī)數(shù)量、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)順序、工作時(shí)長(zhǎng),并可實(shí)現(xiàn)人指由現(xiàn)場(chǎng)PLC站執(zhí)行控制設(shè)備的任務(wù);遠(yuǎn)程監(jiān)控是員考勤。中控室可以遠(yuǎn)程設(shè)定啟動(dòng)風(fēng)機(jī)數(shù)量、風(fēng)機(jī)指由污水廠的后臺(tái)控制室通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)端的設(shè)啟動(dòng)順序、.工作時(shí)長(zhǎng)。工藝要求:設(shè)置控制方式為定備進(jìn)行監(jiān)控。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖2所示。時(shí)控制:以-個(gè)星期為- -個(gè)周期,設(shè)定每一一臺(tái)電機(jī)每整個(gè)系統(tǒng)的后臺(tái)控制平臺(tái)分為兩部分:后勤公一天的開啟時(shí)間、關(guān)閉時(shí)間、工作時(shí)長(zhǎng)、啟動(dòng)順序。司控制平臺(tái),礦山數(shù)字化控制平臺(tái)?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)整風(fēng)機(jī)現(xiàn)狀態(tài)為定時(shí)控制:開1 h,停2 h,3臺(tái)輪開且個(gè)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化管理,能夠顯示整個(gè)工藝流程風(fēng)機(jī)工作時(shí)間隨季節(jié)變化。通過觸摸屏或上位機(jī)設(shè)的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)支持B/S結(jié)構(gòu),支持遠(yuǎn)程訪問。定啟動(dòng)風(fēng)機(jī)數(shù)量、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)順序、工作時(shí)長(zhǎng)。.可以收集各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制子站的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行回流泵房現(xiàn)有5.5 KW水泵2臺(tái),現(xiàn)有控制方參數(shù),并可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)的發(fā)布控制命式為定時(shí)控制。通過添加PLC、觸摸屏及全新控制令,控制各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站。箱、低壓元器件- -套。觸摸屏可以現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定啟動(dòng)風(fēng)2.2控制方案機(jī)數(shù)量、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)順序、工作時(shí)長(zhǎng)、工作周期,并可實(shí)污水處理系統(tǒng)中央控制室設(shè)置在三級(jí)處理間.現(xiàn)人員考勤。工藝要求:設(shè)定控制方式為定時(shí)控制:內(nèi)，中心CPU采用SIEMENS S7315, 采用了以一個(gè)星期為一個(gè)周期,設(shè)定每一臺(tái)電機(jī)每- -天的SIMATIC STEP7 編程軟件對(duì)控制級(jí)進(jìn)行組態(tài),開啟時(shí)間、關(guān)閉時(shí)間、工作時(shí)長(zhǎng)、啟動(dòng)順序?；亓鞅肧TEP7將所有用戶編寫的程序和程序所需的數(shù)據(jù)放房用于向曝氣池回流污泥?；亓鞅梅炕亓鞅梅抗ぷ髦迷趬K中。在一個(gè)塊內(nèi)或塊之間類似于程序的調(diào)時(shí)間較長(zhǎng)。現(xiàn)開啟時(shí)間為上午,11:00~13:00停;用,使用戶程序結(jié)構(gòu)化成為可能。這顯著增加了下午,17:00~ 19:00停,其他時(shí)間內(nèi)均開啟。消化PLC程序的組織透明性、可理解性和易維護(hù)性。根泵房?jī)?nèi)15 KW工作,即排泥時(shí)，回流泵房水泵停。據(jù)污水處理自動(dòng)控制要求和SIMATICSTEP7的特通過觸摸屏或上位機(jī)設(shè)定啟動(dòng)水泵數(shù)量、水泵啟動(dòng)點(diǎn),采用了梯形圖和語句表相結(jié)合的編程方法。該順序.工作時(shí)長(zhǎng)。，廠污水處理自動(dòng)控制編程都在組織塊內(nèi)進(jìn)行,主要消化泵房現(xiàn)有1臺(tái)15 KW排污泵,1臺(tái)2.2 KW分為六個(gè)部分:格柵間、污水提升泵站控制，曝氣沉維修泵。添加全新控制箱、低壓元器件及浮球開關(guān)。砂池控制,回流污泥泵站控制,剩余污泥泵站控制，上位機(jī)設(shè)定排污泵的工作周期、工作時(shí)長(zhǎng)。工藝要二沉池控制，氧化溝控制。當(dāng)組織塊運(yùn)行時(shí),控制器求:設(shè)置兩種控制方式:①定時(shí)控制:以一個(gè)星期為自動(dòng)按規(guī)定的掃描周期執(zhí)行塊內(nèi)的程序。一個(gè)周期,設(shè)定電機(jī)的開啟時(shí)間、關(guān)閉時(shí)間、工作時(shí)2.2.1污水處理廠 主站長(zhǎng)、啟動(dòng)順序。②液位控制:通過E +H液位計(jì)檢測(cè)主站主要包括鼓風(fēng)房、回流泵房、消化泵房、三消化泵房污泥池液位高度實(shí)現(xiàn)污泥自動(dòng)外排:液位級(jí)處理間(水泵房)。整個(gè)污水處理系統(tǒng)的中央控到達(dá)上限液位,開啟電機(jī)外排污泥;液位到達(dá)下限液制室設(shè)在污水處理廠內(nèi),中控室內(nèi)設(shè)置上位機(jī)，上位位,關(guān)閉電機(jī)。消化泵房現(xiàn)狀態(tài)為:15 KW排污泵機(jī)可以顯示整個(gè)水處理流程,日常運(yùn)行監(jiān)視、數(shù)據(jù)庫每周1.3.5開半小時(shí)。開啟15 KW排污泵:必須先維護(hù)與使用。打開初沉池排污閥或二沉池排污閥(初沉池閥門、在總出水口處增加一臺(tái)流量計(jì),用于計(jì)算每日二沉池閥門不能同時(shí)開) ,開啟排污閥的數(shù)量、開啟處理水量,同時(shí)用于成本核算。流量計(jì)采用E+H .順序.工作時(shí)長(zhǎng)由中控室設(shè)定。2.2 KW維修泵主電磁流量計(jì),并將出水量信息反饋給上位機(jī)。設(shè)置要負(fù)責(zé)排除維修井內(nèi)積水，要通過適當(dāng)方式實(shí)現(xiàn)維總電能計(jì)量裝置,有助于進(jìn)行成本考核,在操作界面中國煤化工實(shí)時(shí)顯示噸水能耗。系統(tǒng)保留-定余量,可隨時(shí)對(duì)臺(tái)37 KW水泵,4現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行更改與調(diào)整。在初沉池排污閥泵房添臺(tái)5."MYHC N MH G內(nèi)配置中心控制加DN200不銹鋼電動(dòng)調(diào)節(jié)閥2套,可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況柜、配電柜、上位機(jī)、UPS電源,系統(tǒng)采用西門子公司對(duì)閥進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)開閉。在污泥池到消化泵房之S7-300PLC,以此作為項(xiàng)目的控制中心。工藝要.第4期杜窗瑞，等:基于PLC的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)9求:三級(jí)處理間現(xiàn)有2臺(tái)37 KW水泵,4臺(tái)5.5 KW液位到達(dá)上限液位時(shí),關(guān)閉閥門。針對(duì)600T水池潛水泵。當(dāng)西山600 m'水池液位低于1.6m,且液面“晃蕩”問題,乙方應(yīng)采取適當(dāng)方式消除電動(dòng)閥50 m'水池液位高于0.9 m時(shí),則開啟37 KW水泵，門的誤動(dòng)作,避免頻繁啟停。要將600T水池的液西山水池液位至上限液位時(shí),關(guān)閉37 KW水泵;4臺(tái)位信息及時(shí)反饋到上位機(jī)，上位機(jī)操作員可以遠(yuǎn)程潛水泵一般不開(潛水泵抽水為咸水) ,在生產(chǎn)用水控制電動(dòng)閥門的開啟與關(guān)閉。緊張且水池內(nèi)無水時(shí)才開啟。開啟與關(guān)閉各個(gè)水泵2.2.4上位機(jī)系統(tǒng)的順序數(shù)量和工作時(shí)長(zhǎng)以及兩個(gè)水池的工作液位監(jiān)控系統(tǒng)以中央控制室為核心,采用西門子高度可由上位機(jī)設(shè)定,上位機(jī)可以實(shí)時(shí)顯示西山水WINCC軟件,充分利用其圖形界面功能，報(bào)警、報(bào)池液位高度.50 m'水池液位高度。表、趨勢(shì)等功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)格柵、泵、刮泥機(jī)攪拌器鼓2.2.2礦 部污水泵房分站風(fēng)機(jī)脫泥機(jī)、閥門等工藝設(shè)備的控制和管理,為生生活區(qū)污水泵房現(xiàn)有1臺(tái)7.5 KW潛水泵、3臺(tái)產(chǎn)提供人機(jī)界面。中央控制室隨時(shí)監(jiān)視整個(gè)污水廠15 KW離心泵和2.2 KW維修泵。添加PLC、觸摸的運(yùn)行狀態(tài),顯示各種檢測(cè)值及參數(shù),以圖形形式顯屏及低壓元器件,使用MOXA工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)通示現(xiàn)行及歷史值,給出各種臨界提示和錯(cuò)誤,越限報(bào)過礦區(qū)千兆以太網(wǎng)與主站進(jìn)行通信。通過添加液位警,顯示及打印分析報(bào)表。用戶畫面分為3類,第一計(jì)、PLC控制器、觸摸屏及全新控制柜。觸摸屏同時(shí)類:工藝流程圖(剖面圖、平面圖):第二類:回路控實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)巡檢考勤功能。工藝要求:設(shè)置三個(gè)液位制圖,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表;第三類:趨勢(shì)圖、報(bào)警總覽、報(bào)表。高度:超高液位，中高液位,較低液位。當(dāng)液位到達(dá)“中高液位”時(shí),開啟15 KW水泵向配水井送水,當(dāng)3結(jié)束語水位至“較低液位”時(shí),關(guān)閉15 KW水泵;當(dāng)遇突發(fā)情況水量較大時(shí),水位至“超高液位" ,開動(dòng)7.5 KW環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為我們生活中重要的一-部分，潛水泵,向外排水。水泵的開啟數(shù)量、開啟順序、工污水處理作為環(huán)境保護(hù)的一部分,對(duì)處理精度要求作時(shí)長(zhǎng)可由中控室或現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏設(shè)定。開啟各個(gè)水越來越高,將先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用到污水處理泵的液位高度可以通過觸摸屏進(jìn)行設(shè)置。2.2 KW系統(tǒng)中 ,對(duì)系統(tǒng)大有裨益。本系統(tǒng)現(xiàn)已投入使用,運(yùn)維修泵負(fù)責(zé)清除泵房?jī)?nèi)部積水,要通過適當(dāng)方式實(shí)行情況良好,大大提高了污水處理的自動(dòng)化控制水現(xiàn)維修井積水的自動(dòng)外排。平和管理水平,降低了人工成本,提高了生產(chǎn)效率, .2.2.3 西山礦區(qū)水池分站收到了很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)場(chǎng)添加PLC控制器、1臺(tái)超聲波液位計(jì)、參考文獻(xiàn):DN100(1套)不銹鋼電動(dòng)閥及全新控制箱,實(shí)現(xiàn)對(duì)600 T生產(chǎn)水池液位的檢測(cè)及調(diào)控。使用MOXA以[1] 皮狀行.可編程序挖制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例[J].機(jī)械工太網(wǎng)交換機(jī)通過以太網(wǎng)與污水處理廠主站進(jìn)行通業(yè)出版社,2001 ,3:13-14.信。控制箱設(shè)置手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān),控制箱采用德[2] 黃云龍可編程控制器教程[ M].北京:科學(xué)出版社,003.[3]周世輝.城市生活污水強(qiáng)化--級(jí)處理中絮凝劑的選擇研究國威圖品牌,防水防腐,不銹鋼殼體,并采用雙層結(jié)[J].給水排水1999 ,25(11):14-17.構(gòu),外部帶鎖。600 m'水池:通過檢測(cè)600 T水池液位,控制電動(dòng)閥門:液位到達(dá)下限液位時(shí),打開閥門，中國煤化工MYHCNMHG